El objetivo general del presente trabajo de titulo es realizar un análisis, apoyado en la elaboración de un programa de simulación de valores esperables de corrientes de fuga y voltajes riel-tierra en las líneas del Metro de Santiago. Y mediante estos valores, realizar una estimación de la cantidad de material perdido por corrosión galvánica durante los años de operación del Metro, realizar proyecciones a futuro y además, proponer algún método que permita controlar tanto valores de corrientes de fuga como voltajes riel-tierra elevados, considerando que lo primero afecta directamente la adecuada operación del sistema de tracción y lo segundo puede afectar directamente la seguridad de los operarios de este sistema de transporte. Metro de Santiago tiene en este momento 5 líneas operativas, que transportan una gran cantidad de pasajeros a lo largo del día, los cuales se verían directamente afectados por una suspensión de servicio a causa de fallas estructurales originadas por corrosión o por ineficiencias en la operación del sistema. En este contexto, se realizó una simulación aplicada en Matlab, basada en un conjunto de hipótesis debidamente fundamentadas, que permitió obtener valores cada 2 segundos de corrientes de fuga y voltajes riel-tierra a lo largo de los rieles, a medida que los trenes se desplazan entre estaciones consecutivas. Como resultados relevantes, se obtuvo que la magnitud de los voltajes riel-tierra y de las corrientes de fuga son fuertemente sensibles a la resistencia de fuga riel-tierra. A la vez, la sensibilidad de estas variables tiene un valor relativamente más bajo con respecto a la resistencia longitudinal del terreno y a la resistencia de las barras guía. Es relevante así orientar los esfuerzos, en cuanto a mantenimiento preventivo, en conseguir que las resistencias de fuga riel-tierra se mantengan en valores adecuados. Como producto del estudio se entregan diversas recomendaciones para prevenir y reducir corrientes de fuga, tales como mantenimiento preventivo, uso de ánodos de sacrificio, medición regular de corrientes de fuga y voltajes riel-tierra a lo largo de las líneas, entre otras. Se concluye que es posible mantener un control sobre los voltajes riel tierra y corrientes de fuga, sin embargo, se sugiere realizar estudios más acabados, que permitan realizar un adecuado programa de mantenimiento preventivo.

El presente trabajo consiste en el diseño de un sistema de obtención de la energía de las olas para ser convertida en electricidad. El objetivo es que éste pueda ser utilizado en aplicaciones de pequeña y mediana escala ubicadas en el borde costero, las cuales se encuentren alejadas de la red eléctrica de potencia. Se busca obtener un producto económico y limpio que resulta ser una alternativa válida versus la generación de electricidad con combustibles fósiles. Con el fin de contextualizar la generación de electricidad a partir de la energía de las olas, se hace una revisión de las formas de extracción de energía a partir del océano, sus manifestaciones y los principios de conversión. Además se hace una revisión de distintas tecnologías de generación que actualmente se encuentran en funcionamiento o en fase de investigación. Tomando como punto de partida un prototipo existente de obtención de energía a partir de las olas, se especifican y dimensionan los dispositivos elementales para llevar a cabo la conversión mecánica, obteniendo como resultado una rotación a velocidad variable de un eje que puede ser acoplado a un generador eléctrico. La utilización de un generador sincrónico de imanes permanentes resulta ser la mejor alternativa frente a un escenario alejado de la red eléctrica de potencia y un rotor que gira a velocidad variable. Representa un menor costo de inversión y mantención, además de mayor eficiencia frente a su símil, el generador sincrónico con control de excitación. Con el fin de optimizar el suministro de energía eléctrica a los consumos, se incorpora un conversor DC-DC controlado por un microcontrolador, el cual principalmente se encarga de maximizar la eficiencia en la conversión en función de las variables eléctricas y la velocidad de giro del alternador. Se realiza una simulación del comportamiento del sistema de conversión mecánica a eléctrica bajo un escenario supuesto, obteniendo una aproximación de la potencia generada. Se propone una metodología para dimensionar un banco de baterías con el fin de aprovechar el excedente de energía. Se considera además la incorporación de un inversor de voltaje a fin de disponer de electricidad en corriente alterna. Finalmente se proponen fabricantes para los dispositivos que deben ser adquiridos en el mercado y se evalúan sus costos. Se sugieren mejoras a dispositivos, principalmente mecánicos, que representan las mayores dificultades en cuanto a eficiencia energética.

La introducción de mercados competitivos en el sector eléctrico ha afectado negativamente a la calidad del servicio, donde se entiende que la calidad del servicio está compuesta por: la calidad del voltaje, la calidad comercial y la confiabilidad de la red. Es en este último aspecto donde se mueve el presente informe, cuyo objetivo es presentar el diseño de una metodología de cálculo para el costo de falla de corta duración definido en la norma técnica de seguridad y calidad de servicio, como el costo en el que incurre un usuario al sufrir una desconexión intempestiva del suministro eléctrico. El método de trabajo se centró en una revisión bibliográfica del tratamiento del costo de interrupción en el mundo donde se destacan tres tipos de metodologías: indirectas, análisis de apagones y directas. En las metodologías indirectas se calcula el costo de interrupción como el cociente entre producto interno bruto y el consumo energético anual, el análisis de apagones estudia los costos directos e indirectos en que incurre un sistema frente a un apagón y, finalmente, los métodos directos buscan el costo de interrupción de cada cliente del sistema, con el uso de encuestas. La metodología diseñada en este informe se clasifica como una metodología directa, que hace uso de encuestas para conocer el costo de interrupción de los clientes del sistema eléctrico. Las encuestas se separan en tres sectores: Residencial, Servicios y Productivo, en los cuales se calcula su costo de falla y posteriormente se calcula el costo de falla del sistema, de acuerdo al consumo energético de cada sector a nivel nacional. Además se ha identificado que el costo de falla de corta duración no tiene relación teórica con el costo de racionamiento, puesto que se aplican a dos contextos diferentes: El primero aplica principalmente a operadores de distribución, como una multa por la baja continuidad de su servicio. El segundo aplica directamente al mundo de la generación, como una multa a la falta de inversiones que provoca racionamientos a la población. Como se aprecia, en ambos casos el origen de la interrupción es diferente: En el costo de falla intempestivo la interrupción se origina por deficiencias técnicas de la red, y en el costo de racionamiento la interrupción se origina por falta de inversión y deficiencias en la planificación del mercado.

La masificación y crecimiento de la telefonía móvil e Internet propone un desafío para los operadores y proveedores de servicios de valor agregado. Sus modelos de redes y negocios deben adaptarse para lograr la convergencia en redes de telecomunicaciones y así poder competir en más nichos de mercado, en los que actualmente no son capaces de entrar, dadas las características técnicas de sus plataformas tecnológicas. La convergencia de redes y servicios permite a los usuarios de redes de telefonía móvil, fija e Internet, utilizar distintas tecnologías de acceso. Además, facilita el uso de dispositivos de comunicación, como terminales móviles, que concentran varios servicios. Con la evolución de las arquitecturas de telefonía móvil, se han incluido nuevas plataformas que integran sistemas de comunicaciones nuevos y existentes. La solución de la organización Third Generation Partnership Project (3GPP) para alcanzar la convergencia de redes y servicios es IMS, IP Multimedia Subsystem. El desarrollo de los antecedentes técnicos de la arquitectura IMS permite introducir el funcionamiento de sus componentes principales, con el fin de elaborar un curso de capacitación para los profesionales del mercado de telecomunicaciones. El principal objetivo del trabajo de título es la construcción de un conjunto de laboratorios docentes, que conforman el curso de capacitación. La investigación de la plataforma IMS, especificada por 3GPP, comprende principalmente los protocolos de Internet, en particular el protocolo de iniciación de sesiones SIP, utilizado ampliamente en telefonía sobre IP. El protocolo SIP y sus extensiones, definidas en los estándares, son la base de IMS y le otorgan las características necesarias para ofrecer servicios convergentes en el mercado de la telefonía móvil y fija. Las experiencias de laboratorio sirven para que los estudiantes manejen SIP y describan una arquitectura IMS con sus componentes y funciones. Para llevar a cabo la construcción de los laboratorios se elabora y ejecuta una metodología docente. La metodología es empleada para estructurar las experiencias prácticas y distribuir en las actividades los contenidos desarrollados en los antecedentes técnicos. Las actividades permiten trabajar en detalle la señalización SIP, el comportamiento del núcleo IMS y el funcionamiento de servicios convergentes, tales como: voz sobre IP, video llamadas, mensajería instantánea, click to dial, voicemail, IPTv, entre otros.

El presente Trabajo de Título tiene como objetivo realizar un análisis comparativo del desempeño de estrategias de control avanzado aplicadas a un motor de inducción, en base a resultados de simulaciones computacionales y pruebas experimentales. Para realizar las pruebas experimentales se construyó un dispositivo de inversión de voltaje previamente diseñado, que considera modificaciones para solucionar problemas de funcionamiento presentados por la versión original. Las estrategias de control aplicadas se basan en un esquema de control por orientación de campo, realizando modificaciones en el bloque de control de velocidad de la máquina. En primer lugar, se estudió la respuesta del sistema en base a un controlador de velocidad “PI fraccionario”, la cual corresponde a una novedosa técnica que considera cálculo de integrales no enteras para la determinación de la acción de control. En segundo lugar, se implementó una estrategia de control exclusivamente aplicable a motores de inducción denominada “Control por deslizamiento constante”. Esta estrategia está basada en la optimización del par entregado por la máquina, lo que se traduce en una reducción de las corrientes de línea para un nivel de carga fijo. Finalmente, se procedió a realizar el control de velocidad del motor de inducción mediante la estrategia clásica que usa un controlador PI, cuyos resultados servirán como base de comparación frente a las otras dos estrategias expuestas. Para realizar la comparación del desempeño de cada una de las técnicas se estudiaron los tiempos de estabilización, corrientes máximas por fase, robustez frente a perturbaciones de torque en el conjunto motor-carga, cálculo de índices de desempeño basadas en el error de control (IAE, ISE, ITAE, ITSE) y aplicabilidad experimental en tiempo real de cada una de las estrategias. Con respecto a los resultados obtenidos, se puede decir que la utilización de un controlador PI fraccionario permite obtener distintos tipos de respuestas, desde dinámicas lentas y sin fluctuaciones hasta respuestas rápidas con fuertes oscilaciones, dependiendo del orden de integración escogido. La estrategia de Control por deslizamiento constante presentó los resultados esperados a nivel de simulación (esto es, bajo error de seguimiento y reducción de corrientes de línea con respecto a las otras estrategias implementadas). Sin embargo, a nivel experimental, el sistema no respondió de la forma presupuestada ya que al imponer un deslizamiento constante las corrientes aumentaron considerablemente y no se consiguió un seguimiento de referencia de velocidad. El controlador PI puede ser interpretado como un caso particular del PI fraccionario (considerando orden de integración unitario), y presentó un comportamiento adecuado tanto en simulaciones como en pruebas de laboratorio.

El objetivo principal de este trabajo es identificar la mejor alternativa de comercialización para un pequeño medio de generación en sistemas interconectados, tomando en cuenta distintos factores tales como los cambios legislativos, distintos tipos de tecnologías y la ubicación geográfica del pequeño medio de generación. Es conocido por todos que la actividad del ser humano ha ido continuamente mermando la situación medio ambiental, siendo nuestro país no es ajeno a esta realidad mundial. Se suma a lo anterior la gran dependencia energética que nuestro país posee, ha motivado el aprovechamiento de otro tipo de fuentes energéticas que no se utilizan en la actualidad, en particular, las energías renovables no convencionales, provenientes de recursos que son capaz de regenerarse de forma natural y que no se agotan a escala humana, en la forma de pequeños medios de generación que corresponden a centrales de menos de 20 MW sincronizadas al sistema. Para efectos de este trabajo, se consideran centrales cuyos excedentes de potencia son de 9 MW. Debido a la naturaleza reciente de estos hechos hay aspectos, como la comercialización tanto de potencia como de energía, que no se encuentran claros en la actualidad, por lo que este trabajo pretende dar respuesta a esta inquietud. Para ello se estudian las siguientes tecnologías renovables no convencionales: energía eólica, energía solar comprimida térmica, energía solar comprimida stirling y energía hidráulica en pequeña escala. Se identifican cuatro alternativas de comercialización, las cuales son venta a precio estabilizado, mercado spot, venta a distribuidora mediante licitación de contrato y contrato bilateral con un cliente libre. Luego, estas alternativas son comparadas entre sí para distintas zonas del Sistema Interconectado Central, tomando en cuenta la ubicación geográfica de la central. Se concluye que, en la mayor parte del Sistema Interconectado Central, la alternativa más conveniente es mediante precio estabilizado aunque, realizando un análisis de sensibilidad, la alternativa en algunos casos varía. De forma adicional se concluye que los cambios legislativos, en particular, la exención de pago de peaje troncal por parte de los PMG, no dejan claro el incentivo para el desarrollo de este tipo de centrales, ya que la metodología de cálculo de peajes todavía se encuentra en desarrolo en la actualidad. Por lo tanto, son necesarios más incentivos para lograr promover este tipo de centrales, las que tienen un gran futuro, tomando en cuenta la disponibilidad de recursos que hay en nuestro país.

El objetivo del presente trabajo fue diseñar un sistema prototipo, basado en la tecnología RFID, que identifica cortes en correas transportadoras de mineral. El sistema es capaz de detectar eventos del tipo corte que puedan sufrir las correas transportadoras bajo stress por carga del material. El prototipo desarrollado tiene dimensiones pequeñas y es poco invasivo al momento de su instalación dentro de la correa. Además posee un tiempo de respuesta bajo cuando se detecta el corte y entrega respuestas confiables frente a perturbaciones externas. El trabajo se enmarca en un proyecto contratado por la empresa Conveyor Belt Technologies al Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

La crisis del petróleo en la década del 70, el problema ambiental causado por el calentamiento global en los 90 y el desabastecimiento energético en Chile a partir del año 2004, propulsaron la búsqueda de combustibles sustitutos a los fósiles, convirtiéndose los biocombustibles en uno de los potenciales reemplazantes. Se define biorrefinería como un proceso productivo de biocombustibles capaz de maximizar el uso de la materia prima a través de la integración de sistemas de cogeneración eléctrica que utilizan biomasa como combustible. Esta biomasa se obtiene del mismo proceso de producción de biocombustibles. La factibilidad técnica de una biorrefinería productora de bioetanol en base a maíz se aborda a partir de su producción anual. Se reconoce que las principales variables de entrada para la producción del bioetanol son el flujo horario de maíz, la potencia eléctrica demandada, la tasa de energía calórica requerida y el flujo horario de biomasa como combustible para el sistema de cogeneración integrado a la planta de bioetanol. La factibilidad económica considera la operación de la biorrefinería conectada al SIC por un período de 4 meses, en los cuales efectúa inyecciones o retiros de energía eléctrica dependiendo del esquema propuesto, el cual se basa principalmente en el sistema de cogeneración integrado al proceso productivo y el tipo de biomasa usada como combustible. Dentro de los ingresos más relevantes se identifican la venta de bioetanol, de energía eléctrica al sistema y de co productos del proceso. El pago por potencia firme no influye en el resultado general. Entre los costos más importantes se identifican el costo del maíz, producción de electricidad y vapor y el costo fijo de la planta de bioetanol. El costo fijo del sistema de cogeneración y los costos extras para producción de bioetanol influyen en menor medida. El presente trabajo concluye que la biorrefinería propuesta es un proceso productivo que posee factibilidad técnica y económica. Sin embargo, los supuestos asumidos ignoran una serie de costos que encarecerían la producción de bioetanol en base a maíz. Entre estos cabe mencionar los peajes por concepto de inyección de energía eléctrica en sistemas de subtransmisión (para el caso particular en estudio), costos de conexión al sistema eléctrico, evaluación económica en períodos más largos de tiempo, costos específicos variables, el efecto de las detenciones de la planta por falla o mantención, entre otros. La revisión de la legislación respecto a biocombustibles en distintos países del continente muestra que en Chile se han emitido leyes que reconocen la existencia de los biocombustibles como fuente energética. Además existe un tratamiento tributario y las especificaciones técnicas que se aplicarán a los biocombustibles. Sin embargo, se considera que estos elementos son aún insuficientes. Todos los países analizados (con excepción de Chile) ya han emitido leyes y sus respectivos reglamentos, los cuáles tienen un fuerte enfoque para la integración de los biocombustibles.

Uno de los principales problemas que enfrentan muchas ciudades en el mundo son los atochamientos de tráfico y la polución producida por este hecho. Entre las distintas soluciones a este problema se cuenta una alternativa de transporte orientada a tramos cortos, cuyo funcionamiento se basa en mantener un equilibrio inestable con el pasajero parado sobre dos ruedas, del mismo modo en que las personas se mantienen erguidas y caminan, con las ventajas en términos de facilidad de conducción que esto significa. Este trabajo presenta el desarrollo de un vehículo de esta clase, que corresponde al primero de este tipo de dispositivos en el país. Para ello, se realiza un análisis de las características dinámicas del sistema, de modo de obtener información relevante de las variables que se requiere medir para lograr un funcionamiento exitoso. Se abordan las etapas de diseño e implementación de las distintas partes involucradas, como la electrónica digital, la electrónica de potencia y los aspectos mecánicos del dispositivo. Se pone especial énfasis en la electrónica de control asociada a un vehículo de este tipo, en particular, en el diseño de una unidad de medición de inercia (IMU), encargada de entregar la estimación de la inclinación del vehículo, la cual es la principal variable para lograr la estabilidad deseada. Para lograr un funcionamiento exitoso del prototipo, se debió primero realizar un ajuste fino de los distintos parámetros involucrados, como tiempos de muestreo y constantes de filtros, entre otros, junto con la implementación de funciones encargadas de detectar y corregir en tiempo real ciertas oscilaciones en la estimación de la unidad IMU observadas en las primeras pruebas. Se obtuvo un prototipo de 40 kg, capaz de alcanzar velocidades del orden de los 6 km/h con un controlador proporcional derivativo. Se le realizaron pruebas de validación con pasajeros inexpertos, los que tras un período de aprendizaje de 30 minutos lograban trasladarse en el vehículo sin mayores problemas, por lo que se concluye que es posible realizar una implementación exitosa de este tipo de vehículos con un costo cercano a una unidad comercial.

El acelerado desarrollo de las tecnologías en telecomunicaciones tanto de telefonía fija y móvil como de las redes de datos, junto con el surgimiento de nuevas tecnologías de acceso para proveer distintos servicios han abierto las puertas a nuevos problemas y oportunidades a las empresas. Mientras por un lado, la amplia gama de tecnologías ha permitido un mayor número de servicios y de penetración en los distintos estratos y nichos de usuarios, por otro lado, la interoperabilidad entre distintas redes se ha vuelto un problema no menor. Desde hace algún tiempo se están viviendo una serie de cambios dentro de las redes de los operadores de telecomunicaciones: ya no basta que una empresa de telefonía ofrezca sólo servicios de telefonía e Internet, o que las empresas distribuidoras de televisión por cable ofrezcan sólo servicios de televisión, sino que todas las redes de telecomunicaciones se están orientando y evolucionando a brindar un amplio espectro de servicios. Este fenómeno se conoce como convergencia de redes o FMC (Fixed Mobile Convergence). El concepto de convergencia fija-móvil se enfoca a la provisión de servicios desde cualquier tipo de terminal y sin importar la red de acceso utilizada. Para eso es necesario hacer que todos los tipos de redes de telecomunicaciones interactúen entre sí, de forma de orientarlas a los servicios y aplicaciones sin importar la naturaleza del acceso utilizado por el usuario. Surgen así conceptos como el de NGN (Next Generation Network) para lograr este objetivo y nuevas arquitecturas integradoras como lo son IMS (IP Multimedia Subsystem). En este trabajo se presenta un estudio de las principales arquitecturas actuales de telefonía tanto fijas como móviles, donde se contempla la telefonía fija tradicional, celular e IP. Dentro de este estudio se examinan sus componentes funcionales, protocolos e interfaces con la finalidad de plantear y estudiar las arquitecturas y componentes necesarias para que estas redes sean interoperables, planteando una arquitectura convergente y orientada a servicios. Se expone como resultado principalmente un estudio de la arquitectura IMS como una opción factible para lograr la convergencia, mostrando sus principales entidades y procedimientos de interoperación con otras redes. Además, como un aporte a las tecnologías de acceso inalámbricas emergentes en servicios de redes se plantea una arquitectura con WiMAX como tecnología de acceso y se comparan sus ventajas y desventajas en relación a otras tecnologías de acceso a las redes de telecomunicaciones. La descripción detallada tanto de las componentes de IMS como paraguas de la convergencia como de los procedimientos de interoperación entre esta arquitectura y diferentes redes de acceso da pie para el desarrollo de nuevas memorias relativas a este tema, como por ejemplo la implementación de una arquitectura convergente a nivel docente basada en IMS utilizando tecnologías de acceso de interés en la actualidad, como lo son las tecnologías inalámbricas y en particular WiMAX. Las futuras investigaciones y trabajos de desarrollo basados en la convergencia de redes son de gran importancia en la formación de ingenieros útiles y valiosos para el mercado de hoy en día.